ESC. PREP. FED. POR COOP.
”Dr. José María Luis Mora “
Temas selectos de química I
Ing. Epitacio González Resendiz
Integrantes:
Flor Evelia Galindo Téllez
Jaquelin Islas Cruz
Itzel Liliana Herrera Fuentes
Azucena Martínez González
Sandra Melisa Salinas Rendón
Humberto Yerik Chávez Jiménez
IvánMendoza Rodriguez
Grupo:
Ixmiquilpan, Hgo. A 20 de septiembre de 2010.
INTRODUCCIÓN:
El siguiente informe representa la práctica realizada para demostrar la presión atmosférica en la preparatoria “Dr. José Ma. Luis Mora” alcanzando a comprender que la presión atmosférica varía dependiendo la altura y el tipo de clima, así obteniendo una serie de resultados diferentes al medir durante una semana el barómetro de mercurio que se construirá.
Como se sabe la tierra está rodeada por una capa de aire llamada atmosfera, de varios cientos de kilómetros de espesor. Esta capa de aire, como cualquier sustancia que se encuentra bajo la superficie de la tierra, tiene peso y ejerce una presión sobre los cuerpos
El barómetro de mercurio es un dispositivo que permite medir la presión atmosférica. Es un tubo de vidrio de aproximadamente 1 m de longitud, cerrado por uno de sus extremos, que se llena con mercurio depositado en otro poco de mercurio, cuidando que no entre aire. La columna de mercurio dentro del tubo va descendiendo hasta que la presión hidrostática de esta columna se iguala con la presión que la atmosfera ejerce sobre el mercurio contenido en el recipiente.
Frecuentemente, la presión de los gases se expresa en mm de mercurio (mm Hg) o en su equivalente torr, en honor a Evangelista Torricelli (1608-1647), físico italiano que diseño este experimento en el año de 1643.
.
OBJETIVO DE LA PRÁCTICA:
El objetivo que se pretende alcanzar con esta experimentación es:
Medir la presión atmosférica en la escuela preparatoria federal por cooperación “Dr. José. Mª. Luis Mora” ubicada en Ixmiquilpan Hgo., comprobando el principio del barómetro de mercurio que dio a conocer el físico Italiano Evangelista Torricelli en el año de 1643, esto nos servirá para saber cuál es la presión a la que nos encontramos en la institución.
MARCO TEÓRICO:
Nosotros estamos rodeados por una masa de gas (aire) el cual tiene un peso que actúa sobre la tierra la cual llamamos presión atmosférica. Para esto se analizaran estas 2 palabras por separado.
La presión: es una magnitud que indica cómo se distribuye la fuerza en la superficie sobre la cual esta aplicada. Se expresa: P=F/A y sus unidades para medir la presión es N/m2.
· Registradores
· Transmisores
· Controladores
Atmósfera: masa (fluido) de aire que rodea el globo terráqueo.
(López, Zamora, León; 2007, 215)
Con esto se puede determinar qué:
La presión atmosférica es la presión ejercida por el aire atmosférico en cualquier punto de la atmósfera medida mediante un barómetro a nivel del mar, esta presión es próxima a 760 mm (29,9 pulgadas) de mercurio absolutas o 14,7 psia (libras por pulgada cuadrada absolutas) y estos valores definen la presión ejercida por la atmosfera estándar.
(Pérez Montiel, 2005, pág. 265)
La presión atmosférica se mide con un instrumento llamado barómetro inventado por Evangelista Torricelli que mide la presión ejercida por los gases de la atmosfera.
Barómetro de mercurio (Hg):
En 1643, Torricelli tomó un tubo de vidrio de un metro de longitud y lo llenó de "plata viva" (mercurio).
Manteniendo el tubo cerrado con un tapón (material de corcho), lo invirtió e introdujo en una vasija con mercurio. Al retirar el dedo comprobó que el metal descendía hasta formar una columna cuya altura era 13,6 veces menor que la que se obtenía al realizar el experimento con agua. Como sabía que el mercurio era 13,6 veces más pesado que el agua, dedujo que ambas columnas de líquido estaban soportadas por igual contrapeso, sospechando que sólo el aire era capaz de realizar dicha fuerza.
Con este experimento lo que se concluyo fue que 760mmHg es igual a lo que hoy conocemos como atmosfera.
En el barómetro –nombre dado al aparato inventado por Torricelli- la presión ejercida por la columna de mercurio del tubo se equilibra con la presión que la atmosfera ejerce sobre el mercurio del recipiente, entonces, la distancia entre el nivel de referencia y la altura en la columna corresponde a 760mm Hg y disminuye o aumenta en dependencia de la altura a la cual se tome la lectura.
Es costumbre, expresar la presión atmosférica en milímetros de mercurio (mmHG), o simplemente torr (nombre dado en honor de Torricelli), y su equivalencia en pascales es la siguiente:
1atm=760mmHg=760torr=101325Pa=101.325kPa
(González Mora, 2007, pág. 25)
Fig.1
La presión atmosférica de una zona geográfica se puede determinar en condiciones controladas de laboratorio a partir del experimento de Torricelli
TIPOS DE BARÓMETROS:
Aparte del muy conocido barómetro, el cual es un aparato para medir la presión atmosférica que fue inventado por Torricelli, hay otros tipos de barómetros y también se llega a utilizar los manómetros para llevar a cabo su medición, como los siguientes:
Barómetro aneroide
Está constituido por una cámara cuyo interior se ha hecho al vacio. Una de las paredes de la cámara actúa como un diafragma que se deforma en respuesta a los cambios de presión exterior. Es frecuente que se coloquen varias cámaras en series para amplificar la señal.
Hipsómetro:
Este instrumento se basa en el hecho de la temperatura de ebullición de un cierto líquido, dependiendo de la presión atmosférica. El aparato de medición incluye una pequeña cámara que contiene un pequeño fluido y un calefactor que lo mantiene en ebullición. La cámara se extiende hacia arriba en forma de una columna en cuyas paredes se produce la condensación, lo cual permite recuperar el fluido hacia la cámara inferior. Mediante un sensor especial se mide la temperatura de ebullición. Esta técnica de medición de presión se utiliza en algunos sistemas dé radio sondeos (por ejemplo en el Servicio Meteorológico de Suiza)
Manómetro: Mide un gas (aire, presión atmosférica) cuando se encuentra confinada en un recipiente.
Tipos de manómetros:
| Manómetro | Rango de operación |
| m. de ionización | 0.0001 a 1 x 10-3 mmHg abs |
| m. de resistencia | 1 x 10-3 a 1 mmHg |
| m. de campana de mercurio | (ledoux) 0 a 5 mts h2o |
(10de septiembre de 2010, Núñez Contreras Marco, presión atmosférica, http://www.atmosfera.cl/HTML/temas/INSTRUMENTACION/INSTR1.htm)
MATERIALES:
Un tubo de vidrio de aproximadamente 1 m de longitud. 1 kilo de mercurio aproximadamente. Un vaso de precipitados (150 ml). Una cinta métrica Jeringa PlastilokaFig.2
Se puede apreciar los distintos materiales ocupados para construir el barómetro de mercurio.
PROCEDIMIENTO:
1. El tubo de vidrio se cerrara hermética y permanentemente por uno de sus extremos con plastiloka.
2. Introducir con una jeringa el mercurio al tubo de vidrio de 1m hasta llenarlo, teniendo cuidado de no derramar la sustancia y que no queden burbujas de oxigeno para que el resultado al medirlo no varié y sea casi exacto.
3. Vaciar el resto de mercurio en el vaso de precipitado
4. Después tapar el otro extremo del tubo de vidrio con la yema del dedo e invertirlo, de forma que el mercurio no salga hasta que lo coloquemos en el fondo del vaso de precipitado.
5. Esperar a que el mercurio se nivele a la presión a la que nos encontramos.
6. Medir a partir de donde llega el mercurio en el vaso de precipitado hasta donde llegue el mercurio en el barómetro.
7. Ahora teniendo datos, realizar los cálculos basándonos en el principio de Torricelli, y así obtener la presión en atm.
(Cortez Juárez, Kamichika. 2007, 215)
ANALISIS DE RESULTADOS:
La presión atmosférica en un lugar determinado experimenta variaciones asociadas con los cambios meteorológicos. Por otra parte, en un lugar determinado, la presión atmosférica disminuye con la altitud, a causa de que el peso total de la atmósfera por encima de un punto disminuye cuando nos elevamos. La presión atmosférica decrece a razón de 1 mmHg o Torr por cada 10 m de elevación en los niveles próximos al del mar.
Fig.3
En la siguiente imagen se puede apreciar como es, la variación de la presión atmosférica.
DATOS
Después de haber realizado el barómetro se dio a la tarea de medir la presión durante una semana, fue interesante pues en esa semana hubo variaciones de clima y se pudieron observar y registrar los siguientes resultados:
| Día 1 | 59 cm |
| Día 2 | 61.3 cm |
| Día 3 | 60.3 cm |
| Día 4 | 60.2cm |
| Día 5 | 63cm |
Después de la medición de una semana completa del barómetro (altura del mercurio), se investigo la manera de utilizar ese dato (altura) para poder dar un resultado en mmHg y la conseguimos, con ello hicimos conversiones y se obtuvo lo siguiente: 1cm---10mm
CONVERSION A: mmHg
| 59 cm | 590 mm Hg |
| 61.3cm | 613 mm Hg |
| 60.3cm | 603 mm Hg |
| 60.2 cm | 602 mm Hg |
| 63 cm | 630 mm Hg |
Se investigó la fórmula para expresar el resultado en Atm, a continuación los resultados:
mm Hg x= 1 atm/760 mm Hg
Encontrar atm:
590 mmHg 1 atm/760 mmHg= 0.7763 atm
613mmHg 1 atm/760 mmHg= 0.8065 atm
603 mmHg 1 atm/760 mm Hg= 0.7934 atm
602 mm Hg 1 atm/760 mm Hg= 0.7921 atm
630 mm Hg 1 atm/760 mm Hg= 0.8289 atm
Fig.4
En la siguiente grafica se pueden visualizar los datos obtenidos anteriormente, comprobando que presión atmosférica cambia día a día, con la variación del clima.
Otras unidades para medir la presión atmosférica son los pascales, las libras sobre pulgada cuadrada, y las libras sobre pie cuadrado.
1 atm = 760mmHg =1.013x105 Pa= 14.7 lb/pulg2=2 116 lb/pie2
Con esto nos dimos cuenta de que la presión atmosférica cambia de un día para otro y de un lugar a otro.
Con los datos y resultados obtenidos llegamos al desenlace de que la presión atmosférica se ve afectada por dos factores importantes:
· LAS CONDICIONES CLIMÁTICAS: estas provocan que la presión atmosférica sea mayor en un día soleado y que disminuya cuando se acerca una tormenta.
· VARIACION DE LA PRESION ATMOSFERICA CON LA ALTITUD. En el nivel del mar, es mayor que en lo alto de una montaña, porque la columna del aire es mayor en la primera situación, que en la segunda.
(González Mora, 2007, pág. 25)
| ALTITUD (m) | (mm Hg) |
| 0 | 760 |
| 500 | 720 |
| 1 000 | 670 |
| 2 000 | 600 |
| 3 000 | 530 |
| 4 000 | 470 |
| 5 000 | 410 |
| 6 000 | 360 |
| 7 000 | 310 |
| 8 000 | 270 |
| 9 000 | 240 |
| 10 000 | 210 |
(Monjarrez Luna, Rivera Solano, 2007, pag.52)
Fig.5
En la siguiente tabla se muestra la variación de la presión atmosférica de acuerdo a la altitud a la que se encuentre.
IMÁGENES:
Fig. 6
En esta imagen se muestra el nivel que se tomo para realizar el barómetro de mercurio y es donde posteriormente vamos a invertir el tubo de vidrio con el mercurio inyectado.
Fig. 7
En esta imagen se puede observar como debe ser la precisión al voltear al tubo de vidrio con el mercurio para evitar la entrada de aire y también la disminución de mercurio en el tubo de vidrio, para que se obtenga un resultado más exacto.
Fig.7
Se muestra como el mercurio se va nivelando con la altitud y el clima en la cual nos encontramos.
CONCLUSIONES:
La presión atmosférica está relacionada con el medio ambiente de una manera con la cual se puede medir por medio de un instrumento llamada barómetro, existe una presión atmosférica a la cual estamos sometidos, la cual puede variar del lugar donde vivas y esté a la altura que se encuentre, por ejemplo en la ciudad de Ixmiquilpan la cual se encuentra a una altura de 1700 m. Y a la temperatura que haya en ese lugar (23°C), con esto se determino:
Que cuanto mayor es la altitud en un lugar el aire es menos denso y menor es el espesor de la capa atmosférica y, por lo tanto, la presión atmosférica es menor.
FUENTES DE INFORMACION:
Bibliografía
Cortez Juárez, Alejandro, Kamichika, Yoshino.Ciencia y movimiento 2
México: 2007
Fernández editores
Pág.215
Pérez Montiel Héctor Física general
México 2005
Publicaciones culturales
Pág. 265
Mora González Víctor ManuelTemas selectos de química I
México 2007
Editorial ST
Pág. 23, 24,25
López Dorado Alfonso, Zamora León.Diccionario enciclopédico aula siglo XXI
EDICION 2007
Editorial ISBN
Pág. 215
10 septiembre de 2010
Nuñez Contreras Marco
Presión atmosférica
10 De septiembre de 2010
Brock F. V y S. J.Richardson, 2001
METEOROLOGICA messurements system
Oxford university press, 290pp
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